OrgComp-le-semana1 - gabarito

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01
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
EXERCÍCIOS DE PORTFÓLIO
EXERCÍCIO 1
Assinale Verdadeiro ou Falso. Justifique as alternativas falsas.
(a) Os computadores podem ser divididos em três classes: desktop, servi-
dores e computadores embarcados. Os desktop tem propósito geral,
devem executar grande variedade de software, e a relação entre custo
e desempenho é importante.
(b) Os servidores, considerados a versão moderna dos mainframes, são
dependentes da rede, executam grandes volumes de trabalho, con-
sequentemente escalabilidade e disponibilidade são cruciais para um
bom desempenho. Computadores embarcados (ou embutidos) são
escondidos como componentes de sistemas, e tem restrições de custo,
e consequentemente a capacidade de processamento é limitada.
(c) O desempenho de um programa de computador depende somente
do algoritmo escolhido e da linguagem e compilador usados.
(d) O algoritmo escolhido afeta o número de operações, e consequente-
mente o desempenho observado em um computador.
(e) A Arquitetura do Conjunto de Instruções (Instruction set architecture
– ISA) define a interface entre hardware e software, sendo uma ab-
Organização de Computadores / Aulas 01–02 Exercícios de Portfólio 2
stração para diminuir a complexidade.
(f) Cada ISA possui uma única implementação.
(g) Os tipos de instruções executadas, quantidades de operandos, e o
local de armazenamento dos operandos são características da ISA.
(h) Para melhorar o desempenho de um processador, tudo mais sendo
igual, podemos: (i) reduzir o número de ciclos necessários para um
programa; e/ou (ii) aumentar o tempo do ciclo de clock.
(i) As principais métricas de desempenho são: tempo de resposta (ou
de execução), e vazão (throughput). MIPS (Millions of Instructions Per
Second) é uma métrica de vazão, e permite comparações justas entre
quaisquer Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISAs).
(j) A lei de Amdahl estabelece que o ganho do sistema associado a uma
melhoria numa parte do mesmo depende da fração de tempo da
computação que pode tirar proveito da melhoria. Assim, podemos
dizer que um corolário da lei de Amdahl é otimizar a parte mais com-
plexa do sistema.
EXERCÍCIO 2
A tabela mostrada na Figura 1mostra a distribuição de tipos de instrução
para 2 programas diferentes para umprocessadorMIPS. Tambémmostra
o número de ciclo necessários a executar os tipos de instruções em duas
CPUs diferentes.
Figure 1: Desempenho de programas em 2 CPUs.
Pergunta-se:
(a) Qual o ganho de desempenho da CPU 2 para a CPU 1 para ambos os
programas, considerando clock de 3GHz?
(b) Considerando a Lei de Amdahl e os programas 1 e 2, qual parte das
CPUs deveriam ser melhoradas?
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GABARITO
O gabarito contém as resoluções dos exercícios.
EXERCÍCIO 1
Itens Falsos estarão corretos somente se a justificativa estiver correta.
(a) V
(b) V
(c) F, pois além dos itens indicados, o processador, o sistema dememória
e o sistema de E/S também afetam o desempenho.
(d) V
(e) V
(f) F, pois cada ISA pode ter múltiplas implementações com característi-
cas de curto e desempenho diferentes.
(g) V
(h) F, pois o correto seria diminuir tempo de ciclo de clock, i.e., aumentar
a frequência.
(i) F, pois o MIPS não permite comparações justas entre quaisquer ISAs
já que não leva em conta as diferenças geradas entre a contagem de
instruções em arquiteturas diferentes.
(j) F, pois o um corolário da lei de Amdahl é otimizar a parte mais usada
do sistema, ou seja, fazer o caso comummais rápido.
EXERCÍCIO 2
(a) Para calcular o Tempo de execução, utiliza-se TCPU ,Prog1 = IC × CPI ×
TempoCiclo. Para calcular o ganho, utiliza-se G = TCPUre f /TCPUmelhor .
O número total de instruções não foi fornecido, então utiliza-se I
como referência, pois o objetivo é calcular o Ganho.
TCPU1,Prog1 = (1×0,4× I+10×0,55× I+3×0,05× I)/3GHz = 2,016Iµs
TCPU2,Prog1 = (1× 0,4× I + 2× 0,55× I + 3× 0,05× I)/3GHz = 0,55Iµs
Logo, o ganho para o Programa 1 é G = 3,6.
TCPU1,Prog2 = (1× 0,6× I + 10× 0,2× I + 3× 0,2× I)/3GHz = 1,067Iµs
TCPU2,Prog2 = (1× 0,6× I + 2× 0,2× I + 3× 0,2× I)/3GHz = 0,53Iµs
Logo, o ganho para o Programa 2 é G = 2,0.
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(b) Devemos observar quais tipos de instrução são mais utilizados para
propor melhorias. No entanto, os programas 1 e 2 divergem. Para
Programa 1, instruções de load e store deveriam sermelhoradas, pois
equivalem a 55%. Porém instruções de computação equivalem a 60%
para Programa 2.